- •Аппаратные и программные средства эвм
- •Двоичная арифметика
- •Коды для представления чисел
- •Представление числовой информации (??? Заголовок похож на предыдущий заголовок).
- •Кодирование чисел и алфавитно-цифровой информации.
- •Лекция №3. Представление информации физическими сигналами
- •Элементы и типовые узлы эвм
- •1. Триггеры
- •Синхронный rs-триггер
- •2. Регистры
- •Параллельный регистр
- •Последовательный регистр
- •3. Счетчики
- •Лекция №4. Комбинационные схемы (кс)
- •1. Дешифратор.
- •2. Шифратор.
- •3. Компаратор
- •4. Сумматор
- •5. Мультиплексор
- •6. Демультиплексор
- •Лекция№5. Теория автоматов
- •Классификация автоматов.
- •Способы построения схем автоматов
- •1. Построение схем автоматов с жесткой логикой.
- •Достоинства и недостатки автоматов с жесткой логикой.
- •2. Построение схем автоматов с микропрограммной логикой
- •Достоинства и недостатки автоматов с микропрограммной логикой.
- •3. Построение схем автоматов с программной логикой.
- •Достоинства и недостатки автоматов с программной логикой.
- •Лекция №6. Основные характеристики эвм
- •Запоминающие устройства (зу) Иерархия запоминающих устройств
- •Классификация методов доступа к зу
- •Характеристики зу
- •Классификация зу:
- •Оперативные запоминающие устройства (озу)
- •Постоянные запоминающие устройства (пзу)
- •Пзу и система bios
- •Центральный процессор эвм
- •Основные характеристики цп
- •Лекция №7. Функциональная и структурная организация типового цп
- •Важнейшие этапы этого машинного цикла
- •Виды адресаций
- •Шины эвм
- •Лекция №8. Микропроцессоры и микроконтроллеры
- •Режимы и организация ввода-вывода в эвм
- •Лекция №9. Стандартные внешние интерфейсы эвм
- •Параллельный интерфейс Centronix
- •Последовательный интерфейс rs-232
- •Последовательный интерфейс usb
- •Лекция №10. Особенности организации рабочих станций и серверов
- •Многопроцессорные и многомашинные системы
- •Телекоммуникационные и компьютерные сети. Локальные и глобальные сети. Топологии и стандарты локальных сетей.
- •Стандарты локальных сетей:
- •Модель сетевого взаимодействия osi
- •Семейства протоколов для локальных и глобальных сетей. Способы адресации и маршрутизации в компьютерных сетях.
- •Методы маршрутизации
Режимы и организация ввода-вывода в эвм
Вводом/выводом называют передачу данных между ядром ЭВМ, включающим в себя процессор и оперативную память, и периферийными устройствами.
Система ввода-вывода – это единственное средство общения ЭВМ с внешним миром.
Существует три режима ввода-вывода:
Программный ввод-вывод (нефорсированный).
ввод-вывод по прерыванию (форсированный).
Прямой доступ к памяти (ПДП).
Рассмотрим подробнее.
1. Программный ввод-вывод. В этом случае инициирование и управление вводом-выводом осуществляет процессор по командам прикладной программы. Периферийные устройства играют пассивную роль и только сигнализируют о своем состоянии, в частности о готовности к операциям ввода-вывода. Возможны два вида обмена – синхронный и асинхронный, которые целесообразно использовать в различных ситуациях.
Синхронный ввод-вывод. Такой ввод-вывод можно использовать для связи с периферийными устройствами, которые "всегда готовы", например светодиодные индикаторы, либо для периферийных устройств, в которых известно точно время выполнения операций, например, максимальное время, необходимое для печати одного знака. Это наиболее простой вид обмена, требующий минимум программно-аппаратных затрат. Однако при работе с медленными периферийными устройствами, как правило, не удается оптимальным образом загрузить процессор на период времени между пересылками данных.
Асинхронный ввод-вывод. В этом случае интервал между операциями обмена задается самим периферийным устройством. Информацию о готовности периферийного устройства к операциям обмена процессор получает периодически, анализируя содержимое регистра состояния периферийного устройства
2. Ввод-вывод по прерыванию. Для сокращения непроизводительных потерь времени процессора за счет циклов ожидания при программном обмене, т.е. когда процессор не может заниматься ничем, кроме программы ввода-вывода, используют обмен по прерыванию. Операции ввода-вывода инициирует периферийное устройство, генерируя сигнал запроса прерывания, при этом процессор переключается на подпрограмму обслуживания данного периферийного устройства, вызвавшего прерывание. Непосредственно операциями ввода-вывода управляет процессор. При готовности к обмену периферийное устройство посылает в процессор запрос на обслуживание – сигнал INT (запрос прерывания). Этот сигнал появляется в произвольные моменты времени, а следовательно, и в произвольной точке текущей программы. Поскольку заранее неизвестно, в какой точке программы и какие периферийные устройства инициируют прерывания, непосредственно в программе команды ввода-вывода использовать нельзя.
3. Прямой доступ к памяти. Процессор в передаче данных не участвует. Он отключается от системной магистрали, а все операции обмена данными идут под управлением специального управляющего устройства – контроллера ПДП. Этот режим используется для быстродействующих периферийных устройств, когда пропускной способности процессора недостаточно.
Необходимость в скоростном обмене большими объемами информации возникает чаще всего при работе микроЭВМ с контроллерами видеосистем. Кроме того, в простейших микроЭВМ иногда возникает необходимость начальной загрузки программ в ОП из периферийных устройств.
Для получения максимальной скорости обмена желательно, чтобы периферийного устройство через контроллер ПДП имело непосредственную связь с ОП микроЭВМ, т.е. имело бы специальную магистраль. Однако такое решение существенно усложняет и удорожает микроЭВМ, особенно при подключении нескольких периферийных устройств. В большинстве микроЭВМ для реализации обмена в режиме ПДП используются шины системной магистрали.
Организация ввода-вывода:
Передача данных осуществляется по общей системной магистрали (что характерно для микроЭВМ) либо по специальной магистрали ВВОДА-ВЫВОДА (что характерно для мини- и больших ЭВМ). Иногда отдельная быстродействующая магистраль ввода-вывода выделяется только для обмена в режиме ПДП.
Подключение периферийного устройства к системному интерфейсу осуществляется с помощью промежуточного интерфейса, поддерживаемого со стороны микроЭВМ и периферийного устройства соответствующими адаптерами.
Операции ввода-вывода инициируются только в случае готовности периферийного устройства к обмену. При наличии нескольких периферийных устройств и обмене в режиме прерывания или ПДП вводится система приоритетов, позволяющая избежать конфликтов. В соответствии с этой системой контроллер прерываний или ПДП среди периферийных устройств, готовых к обмену, в первую очередь обслуживает периферийное устройство с высшим приоритетом.
Передача данных осуществляется двумя способами:
а) отдельными битами, и тогда промежуточный интерфейс называется последовательным;
б) полными словами (например, целым байтом), и тогда промежуточный интерфейс называется параллельным.
Информация, передаваемая в процессе ввода-вывода, подразделяется:
а) на собственно данные;
б) управляющие данные.
Управляющие данные от процессора называются также командными словами или приказами. Они инициируют действия, не связанные непосредственно с передачей данных (запуск устройства, запрещение прерываний, установка режимов и т.д.).
Управляющие данные от периферийного устройства называются словами состояния. Они содержат информацию об определенных признаках (о готовности устройства к передаче данных, о наличии ошибок при обмене и т.д.). Состояние обычно представляется в декодированной форме – один бит для каждого признака.